Невидимые брызги субатомных частиц показали, что грозы могут накапливать гораздо более высокие электрические напряжения, чем ученые считали ранее, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Physical Review Letters.
Используя мюоны, более тяжелые родственники электронов, которые постоянно падают на поверхность Земли, ученые исследовали внутреннюю структуру шторма на юге Индии в декабре 2014 года. Электрический потенциал облака - объем работы, необходимый для перемещения электрона из одной части облака в другое - достиг 1,3 миллиарда вольт. Это в 10 раз больше наибольшего напряжения, ранее обнаруженного при использовании воздушных шаров для проведения аналогичных измерений.
Высокое напряжение внутри облаков зажигает молнию. Но, несмотря на то, что над нашими головами регулярно бушуют грозы, «в действительности мы не можем точно понять, что происходит внутри них», - говорит физик Джозеф Дуайер из Университета Нью-Гемпшира в Дареме, который не принимал участия в исследовании.
Воздушные шары и самолеты могут следить только за частью облака одновременно, что затрудняет получение точных измерений всего объекта. Но мюоны проносятся прямо сверху донизу. «Мюоны, проникающие в грозовые облака, являются идеальным датчиком для измерения электрического потенциала», - говорит физик Сунил Гупта из Института фундаментальных исследований Тата в Мумбаи (Индия).
Гупта и его коллеги изучили поведение мюонов в эксперименте GRAPES-3 в Ути (Индия), где каждую минуту наблюдают около 2,5 миллионов мюонов. Во время грозы эта скорость падает, так как мюоны, которые электрически заряжены, как правило, замедляются электрическими полями грозы. Это означает, что меньше частиц несут достаточно энергии для регистрации в детекторах ученых.
Используя компьютерное моделирование грозы, исследователи определили электрический потенциал, необходимый для объяснения падения мюонов, замеченных во время шторма 2014 года. Группа также оценила электрическую мощность бури: она была схожа с мощностью большого ядерного реактора - около 2 миллиардов ватт.
Результат «потенциально очень важен», говорит Дуайер. Но «со всем новым, вы должны подождать и посмотреть, что произойдет с дополнительными измерениями». Кроме того, по его словам, симулированная гроза исследователей была упрощена. Она состояла из одной области с положительным зарядом и другой области с отрицательным зарядом, тогда как реальные грозы являются более сложными.
Однако, если это подтвердится, такие высокие напряжения внутри
грозы могут объяснить удивительное наблюдение: некоторые штормы
посылают вверх всплески высокоэнергетического света, называемые
гамма-лучами. Но ученые не до конца понимают процессы, которые
могут создать такой энергетический свет. Если грозы действительно
достигнут уровня напряжения в миллиард вольт, это может объяснить
таинственный свет.
[Фото: sciencenews.org]
